JP2004159133A - Network connection configuration, data tranceiver, failure specifying method, failure compensating method, program for dealing with failure, and recording medium for the same program - Google Patents

Network connection configuration, data tranceiver, failure specifying method, failure compensating method, program for dealing with failure, and recording medium for the same program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means of maintaining a communication function of the entire system by specifying a failure part in a network and compensating the failure state under a condition of low costs. <P>SOLUTION: The data tranceiver 30 arranged on a ring type network as a node is constituted by a forward direction data tranceiving means 19, a reverse direction data tranceiving means 20, a buffer control means 13, a control unit 14, connection terminals 11 and 12, or the like. The forward direction data tranceiving means 19 is constituted by a reception signal demodulating means 7, an input buffer 3, an output buffer 1, an intermediate buffer 2, a transmission signal modulating means 8, data buses 15 and 16 or the like. The reverse direction data tranceiving means 20 is constituted likewise. The failure part is specified by confirmation of transmission and reception of the data. By activating or deactivating each buffer by a buffer control means 13, the failure state is compensated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のような安全性、信頼性が求められる小規模通信システムにおける、ネットワーク接続形態、データ送受信装置、故障検出方法、及び故障補償方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、装置（ノード）及び伝送路で構成されるネットワークの接続形態（以下、トポロジーという）には、特定の装置同士を専用線により一対一に接続する専用線型、一本のネットワークに複数の装置が接続されるバス型、特定の装置を中心に配置してそこから複数の装置に対して一対ｎで通信を行うスター型、全ての装置をリング状に配置したリング型、及びそれらを複合したメッシュ型がある。自動車に搭載される装置間の通信システムのような特定少数の装置間のネットワークでは、前記専用線型、スター型、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信やＰＧＭテスタ等に使用されるバス型、及びそれらを組み合わせたトポロジーが用いられてきた（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−９４５３５号公報（例えば段落［０００２］乃至［０００４］等参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来のトポロジーでは、通信障害を検出したときに装置の故障と伝送路の故障とを区別することは難しく、通常の故障対応手順としては、まず、通信障害が発生している装置が特定できれば当該装置との通信を停止し、その後も通信上の不具合があれば通信システム全体の故障として取り扱うことが多い。例えば、通常のリング型トポロジーでは、あるノード間の伝送路が故障した場合、そこで通信が途切れてしまう。特殊な機構によって通信を維持できる場合もあるが、故障箇所である伝送路を特定することは難しい。スター型トポロジー及びバス型トポロジーのような各ノードを独立させたネットワーク構造では、ノード間の伝送路に故障が発生したとき、そのノードを強制的に切り離すことによりシステム全体の通信を保障する。但し、その切り離されたノードが通信システムにとって重要な情報を保持している場合は、システム全体の通信機能の維持に支障を来たす。そこで、安全性、信頼性を向上させるために、前記トポロジーを組み合わせた冗長構成をとることが考えられるが、単に物理的に伝送路を冗長させた場合には、単一部位の故障を検出することが困難になり、潜在故障になってしまう。また、ノードを構成するデータ送受信装置を含めて冗長させた場合には、通信システムが大型化し、ソフトウエア及びハードウエアの開発負荷が大きくなり、コストが上昇するという問題になる。
【０００５】
そこで、本発明は、低コストという条件の下で、ネットワークにおける装置及び伝送路の故障部位を特定し、その故障状態を補償することにより、システム全体の通信機能を維持する手段を提供することを主たる課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明のうち、請求項１に係る発明は、リング型ネットワークに配置された各ノードが所定時間毎にデータを正方向及び逆方向に交互に送信すると共に、これら各ノードが所定時間毎に前記データの受信を確認するデータ通信確認モードを有するリング型ネットワーク接続形態である。この構造によれば、所定時間毎にリング型ネットワークの通信状態を確認することができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、リング型ネットワークに配置された各ノードがデータ通信確認モードにおいて受信確認したデータの送信方向及び送信元ノードに基づいて故障部位を特定する故障部位特定モードを有するリング型ネットワーク接続形態である。この構造によれば、リング型ネットワークの故障検出時に故障部位を特定することができる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、故障部位特定モードにおいて特定した故障部位に隣接するノードがこの故障部位をリング型ネットワークから切り離す故障部位分離モードと故障部位に隣接しないノードが自ノードを双方向のデータ送受信を常時可能な状態にするデータ透過モードとを有するリング型ネットワーク接続形態である。この構造によれば、リング型ネットワークの故障部位を分離し、各ノード間がデータの送受信を行うことができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、リング型ネットワークのデータ送受信装置において、正方向に送信されるデータを送受信する正方向データ送受信手段と、逆方向に送信されるデータを送受信する逆方向データ送受信手段と、バッファを活性化又は非活性化するバッファ制御手段とを備え、正方向データ送受信手段及び逆方向データ送受信手段において、伝送路からデータを入力する入力バッファと、伝送路にデータを出力する出力バッファと、入力バッファ及び出力バッファの間に位置する１つ以上の中間バッファとを備えるリング型ネットワークのデータ送受信装置である。この構成によれば、前記バッファ制御手段により、前記入力バッファ、出力バッファ、及び中間バッファを活性化又は非活性化することができる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、バッファ制御手段を使用してリング型ネットワーク上のデータ送信方向を切り替えるデータ送信方向切替手段を備えるリング型ネットワークのデータ送受信装置である。この構成によれば、前記バッファ制御手段により、データ送信を行う際に、その送信方向を切り替えることができる。
【００１１】
請求項６に係る発明は、バッファ制御手段を使用してリング型ネットワークから特定のノード又は伝送路を切り離す故障部位分離手段を備えるリング型ネットワークのデータ送受信装置である。この構成によれば、前記バッファ制御手段により、リング型ネットワークから故障部位のノード又は伝送路を切り離すことができる。
【００１２】
請求項７に係る発明は、バッファ制御手段を使用してリング型ネットワーク上の自ノードを双方向のデータ送受信を常時可能な状態にするデータ透過手段を備えるリング型ネットワークのデータ送受信装置である。この構成によれば、前記バッファ制御手段により、リング型ネットワーク上の自ノードを双方向のデータ送受信を常時可能な状態にすることができる。
【００１３】
請求項８に係る発明は、リング型ネットワーク上のデータ送受信装置において、自ノード及び他ノードが正方向及び逆方向に送信したデータに対して、受信を確認したデータの送信方向及び送信元ノードに基づいて、故障部位を特定するリング型ネットワークの故障特定方法である。この方法によれば、リング型ネットワークの故障検出時に故障部位を特定することができる。
【００１４】
請求項９に係る発明は、リング型ネットワーク上のデータ送受信装置において、故障部位に隣接するノードがこの故障部位をリング型ネットワークから切り離し、故障部位に隣接しないノードが自ノードを双方向のデータ送受信を常時可能な状態にするリング型ネットワークの故障補償方法である。この方法によれば、故障部位に隣接するノードがこの故障部位をリング型ネットワークから切り離し、故障部位に隣接しないノードが自ノードを双方向のデータ送受信を常時可能な状態にすることができる。
【００１５】
請求項１０に係る発明は、リング型ネットワークの故障特定方法又はリング型ネットワークの故障補償方法を実現させるリング型ネットワークの故障対応プログラムである。このプログラムによれば、このプログラムをコンピュータに実行させることにより、リング型ネットワークの故障特定方法又はリング型ネットワークの故障補償方法を実現させることができる。
【００１６】
請求項１１に係る発明は、リング型ネットワークの故障対応プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。この記録媒体によれば、この記録媒体に記録したリング型ネットワークの故障対応プログラムをコンピュータにインストールすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
≪リング型トポロジーの構造と動作≫
最初に、図４を参照して、本発明の実施形態に係るリング型トポロジーの構造と動作を説明する。図４は、本発明の実施形態に係るリング型トポロジーの構造を示す図である。図４（ａ）〜（ｄ）共に、ノードＡ〜Ｄがあり、隣接するノード間に一本の伝送路が接続されている。伝送路を示す曲線の矢印は、データの送信方向を示している。図４（ａ）及び（ｂ）にリング型トポロジーにおけるデータ通信確認の基本動作（データ通信確認モード）を示す。（ａ）のように、正方向（図４では、時計回りの方向）にデータ転送が行われるとき、ノードＡから出力された通信確認用データ（以下、簡単に「データ」という）は、ノードＢ、Ｃ、及びＤを通ってリングを一周したところで、再びノードＡに戻り、そのデータの転送は終了する。（ｂ）に示すように、逆方向（図４では、反時計回りの方向）にデータが転送されるとき、ノードＡから出力されたデータは、ノードＤ、Ｃ、及びＢを介してリングを一周したところで、再びノードＡに戻り、そのデータの転送は終了する。このように、ノードＡを含めて全ノードが、通信システムの全ノード及び全伝送路が正しく動作していることを確認するために、所定時間毎に正方向及び逆方向に対して交互にデータの送信及びそのデータの受信確認を行う。この所定時間については、各ノードに対してデータ送信時刻とデータ送信方向、データ受信確認時刻とデータ受信方向が予め与えられており、各ノードはその時刻になると当該方向のデータ送信又はデータ受信確認を実施する。なお、送信するデータは、通信確認用データであることを示す情報及び送信元ノードを特定する情報が含まれていれば、どのような形式であってもよい。
【００１９】
ここで、図４（ｃ）のように、ノードＡとノードＤの間の伝送路が故障したとすると、正方向データ転送のとき、ノードＡの送信データは、ノードＢ、Ｃ、及びＤまでは到達するが、再びノードＡに戻ることはない。正方向においては、ノードＢ、Ｃ、及びＤの送信データもノードＡには届かない。一方、逆方向データ転送のとき、ノードＢ、Ｃ、及びＤの送信データは、ノードＡが受信するが、ノードＡとノードＤの間の伝送路が故障しているため、それぞれの送信元ノードには戻って来ない。ノードＡは、正方向データ転送ではノードＤから自ノードを含めて全ノードのデータが来ないこと、及び逆方向データ転送では他ノードのデータは受信できるが、ノードＤに向けて送信した自ノードのデータだけが来ないことから、自ノードとノードＤの間の伝送路が故障したと判断する。これが、ノードＡにおける故障部位特定モードである。同様の手順で、ノードＤも、自ノードとノードＡの間の伝送路の故障を検出できる。このとき、ノードＡ又はノードＤにより、ノードＡとノードＤの間の伝送路が故障したことをユーザに通知するようにしてもよい。
【００２０】
そのとき、ノードＢは、正方向データ転送においてはノードＡのデータは受信できるが、それ以外のノードのデータは受信できないこと、及び逆方向データ転送においてはノードＣ、Ｄのデータは来るが、その他のノードのデータは来ないことから、ノードＡ−Ｄ間の伝送路の故障と判断する。これが、ノードＢにおける故障部位特定モードである。同様に、ノードＣも、ノードＡ−Ｄ間の伝送路の故障を検出できる。この際、ノードＢ又はノードＣにより、ノードＡ−Ｄ間の伝送路の故障をユーザに報告してもよい。
【００２１】
次に、各ノードの故障補償動作について説明する。故障した伝送路に直接接続されているノードＡ及びノードＤは、その伝送路を切り離して、その伝送路とのデータ送受信を一切行わないようにする（故障部位分離モード）。従って、この故障部位分離モードにおいては、データ送受信の方向が一方向のみとなる。故障した伝送路に直接接続されていないノードＢ及びノードＣは、一つの伝送路を分離してもシステム全体の通信機能を維持するには自ノードを双方向のデータ転送を可能にする必要があるため、データ透過モードに切り替わる。このデータ透過モードにおいては、受信したデータを受信した側とは反対側の伝送路に送信すると共に、自ノードからのデータ送信を双方向の伝送路に対して実施する。このようにして、図４（ｄ）に示すように、ノードＡ−Ｄ間の伝送路を切り離した状態であっても、残存の伝送路を用いて各ノード間の通信機能を維持することができる。
【００２２】
図５に故障部位と各ノードが検出可能なデータの送信元ノードの関係を示す。ここで、「ノード間故障」とは、ノード間の伝送路の故障を指す。「ノード故障（１）」とは、当該ノードが自発的なデータの送受信ができない場合をいい、データ透過、すなわち、データがそのノードを通過することは可能な状態をいう。「ノード故障（２）」とは、当該ノードがデータの送受信及びデータ透過共にできないことを示す。また、“−”は当該ノードがどのノードのデータも受信できないことを意味する。これは、当該ノードが実際に受信していない場合、及びノードの故障により「受信した」と認識できない場合の両方を含む。図５の見方の一例として、前記ノードＡ−Ｄ間伝送路の故障の場合を参照してみる。故障部位欄の「ノードＤ−Ａ間故障」の行を右方向に辿ると、「正方向」のノードＡでは何も受信せず、「逆方向」のノードＡではノードＢ、Ｃ、及びＤのデータを受信することが分かる。また、「正方向」のノードＢではノードＡのデータを受け、「逆方向」のノードＢではノードＣとＤのデータを受けることになる。これらの内容は、前記説明内容と合致する。このように、図５によれば、故障部位から各ノードがどのノードのデータを受信するかが分かるが、換言すれば、各ノードが、正方向及び逆方向で受信するデータのノードに基づいて、故障部位を特定することができるわけである。
【００２３】
≪データ送受信装置の構成≫
次に、図１を参照して、本発明の一実施形態であるデータ送受信装置の構成を説明する。リング型ネットワーク上にノードとして配置されるデータ送受信装置３０は、前記リング型ネットワーク上を正方向に送信されるデータを送受信する正方向データ送受信手段１９、逆方向に送信されるデータを送受信する逆方向データ送受信手段２０、データバス１６と１７、入力バッファ３と４、中間バッファ２と５、出力バッファ１と６、制御装置１４に接続されるバッファ制御手段１３、データバス１５、１６、１７、１８とバッファ制御手段１３に接続される制御装置１４、及び伝送路に正方向データ送受信手段１９と逆方向データ送受信手段２０を接続する接続端子１１と１２から構成される。前記正方向データ送受信手段１９は、接続端子１２に接続されて伝送路から受信した信号を復調する受信信号復調手段７、受信信号復調手段７から復調したデータを入力する入力バッファ３、送信信号変調手段８にデータを出力する出力バッファ１、入力バッファ３と出力バッファの間に位置する中間バッファ２、出力バッファ１から入力したデータを変調して伝送路に送信する送信信号変調手段８、入力バッファ３と中間バッファ２を接続するデータバス１６、中間バッファ２と出力バッファ１を接続するデータバス１５等から構成される。同様に、逆方向データ送受信手段２０は、受信信号復調手段９、入力バッファ４、出力バッファ６、中間バッファ５、送信信号変調手段１０、データバス１７と１８等から構成される。なお、リング型ネットワークの物理層の構成は、光通信、電気シングルエンド、デファレンシャルエンドのいずれであってもよい。
【００２４】
ここで、各構成要素１乃至１４の間を接続するバスは、基本的にはデータバスである。例外として制御バスが使われているのが、バッファ制御手段１３と１乃至６の各バッファを結ぶバスである。これらの制御バスは、バッファ制御手段１３からこれらの各バッファを個別に活性化又は非活性化するためのものである。また、各バッファは一方通行の特性を有するので、正方向データ送受信手段１９において、入力バッファ３、中間バッファ２、及び出力バッファ１は、正方向、すなわち、図１に向かって左方向にデータを送受信する。換言すれば、逆方向、つまり、図１に向かって右方向に転送されるデータがこれらの各バッファに入力されても、出力されないことになる。同様に、逆方向データ送受信手段２０では、入力バッファ４、中間バッファ５、及び出力バッファ４は、逆方向にのみデータを流す。言い換えれば、正方向に転送されるデータがこれらの各バッファに一旦受信されても、再送信されることはない。なお、受信信号復調手段７と９及び送信信号変調手段８と１０で使用するデータ信号変復調方式は、どういう方式であっても構わない。以下、データの流れを説明する際には、簡単のため、受信信号復調手段７と９及び送信信号変調手段８と１０の説明は省略する。
【００２５】
≪データ送受信装置の動作≫
前記データ送受信装置の構成に基づいて、前記リング型トポロジーの動作を実現する一実施形態であるデータ送受信装置の動作について説明する。引き続いて、図１を参照する。制御装置１４は、データバス１５、１６、１７、及び１８をあたかもノード間の伝送路のように取り扱い、これらのデータバスに対してＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＴＴＰ（Ｔｉｍｅ−Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等の個別に規定された通信プロトコルに応じたデータ入出力を実施する。データ送受信装置３０の構成においては、接続端子１１、１２以降外部の伝送路の電気的仕様に関わらず、１乃至３の各バッファ間及び４乃至６の各バッファ間は、各ノード間の伝送路全体の電気的遅れを除いては、従来のバス型トポロジー又はリング型トポロジーにおけるターゲットの外部バスと同等に振る舞いをする。
【００２６】
まず、図１により通常のデータ送受信の動作を説明する。正方向にデータを送信しようとする場合、制御装置１４は、バッファ制御手段１３を介して、入力バッファ３及び出力バッファ１を活性化し、その他の４個のバッファを非活性化する。これにより、制御装置１４から出力されたデータは、データバス１５、出力バッファ１、及び接続端子１１を介して他のノードへ送信される。自ノードがデータを送信せず、正方向に流れるデータを受信する際は、入力バッファ３、中間バッファ２、及び出力バッファ１を活性化し、それ以外のバッファを非活性化する。接続端子１２から入力された信号は、入力バッファ３及びデータバス１６を通して制御装置１４及びバッファ制御手段１３に読み込まれる。逆方向にデータを送る場合は、入力バッファ４と出力バッファ６を活性化し、その他のバッファを非活性化する。これによって、制御装置１４からの出力データは、データバス１８、出力バッファ６、及び接続端子１２を通じて他のノードに送信される。逆方向に伝送されるデータを受信する場合は、入力バッファ４、中間バッファ５、及び出力バッファ６を活性化し、その他のバッファを非活性化する。接続端子１１から入力された信号は、入力バッファ４及びデータバス１７を通って制御装置１４及びバッファ制御手段１３に到達する。ここで、自ノードがデータを送信する場合に中間バッファ２又は５を非活性化するのは、送信データの方向と同じ方向に流れるデータを受信しても、その受信データが直接出力バッファに届かないようにして、自ノードのデータ送信を正しく行えるようにするためである。それに対してデータ受信のときに中間バッファ２又は５を活性化するのは、自ノードでデータを受信するだけでなく自ノードより下流のノードにもデータを受信させるために、受信データが自ノードを透過するように施す処置である。
【００２７】
通常のノードの動きとしては、基本的には正方向又は逆方向のデータ受信を待っている状態であり、自ノードがデータを送信する場合に前記のようなバッファ制御を行うことになる。但し、リング型ネットワークのデータ通信確認を実施する際には、全ノードが通信確認用データの送受信を所定時間毎に正方向及び逆方向交互に行う。これがリング型トポロジーの動作における前記データ通信確認モードである。これ以降、図６のデータ送受信装置の動作を示すフローチャートを適宜参照する。なお、その際参照すべきステップを括弧書きにより示す。
【００２８】
各ノードであるデータ送受信装置３０内のバッファ制御手段１３において、前記データ通信確認モード（ステップＳ１０１）で受信したことが確認されたデータの送信方向及び送信元ノードが明らかになる。各ノードのバッファ制御手段１３は、その受信データの送信方向及び送信元ノードの全情報を元に図５の故障部位と各ノードが検出可能なデータの送信元ノードの関係を参照することにより、リング型ネットワーク上の故障の有無を認識し（ステップＳ１０２）、故障が無ければ（ステップＳ１０２のＮｏ）、すなわち、各ノードが正方向及び逆方向共に全ノードのデータを受信したときには通常のデータ送受信の動作に戻る（ステップＳ１０８）。故障があった際には（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、故障部位の特定を行う（ステップＳ１０３）。これがリング型トポロジーの動作における前記故障部位特定モードである。また、この手順がリング型ネットワークの故障検出方法であり、各ノードのバッファ制御手段１２において実行されるプログラムにより制御される。このプログラムはＣＤ−ＲＯＭ等のような記録媒体に記録することができる。なお、この故障部位の情報は次のステップで利用されるわけであるが、何らかの表示手段又は通信手段（図示せず）により、故障部位の情報をユーザに通知するようにしてもよい。
【００２９】
次に、特定された故障部位に対処してリング型ネットワークの通信機能を維持する手順について説明する。図５のノードＤ−Ａ間故障（ステップＳ１０４のＮｏ）、すなわち、ノードＡとノードＤの間の伝送路が故障した場合を考えてみる。ノードＡは故障部位である伝送路に隣接していることから（ステップＳ１０５のＹｅｓ）、その伝送路をリング型ネットワークから切り離すように動作する（ステップＳ１０６）。具体的には、ノードＡのバッファ制御手段１３は、接続端子１２側の伝送路を分離するために入力バッファ４及び出力バッファ１を活性化し、それ以外のバッファを非活性化する（図２参照）。これにより、ノードＡは接続端子１２からの信号を全く検知しない状態になり、接続端子１１側の伝送路のみを対象にした動作になる。すなわち、データ送信時には制御装置１４からの信号はデータバス１５、出力バッファ１、及び接続端子１１を介して伝送路に出力される。同様に、ノードＤのバッファ制御手段１３は、接続端子１１側の伝送路を分離するために入力バッファ３及び出力バッファ６を活性化し、それ以外のバッファを非活性化する（図３参照）。これによって、ノードＤは接続端子１１からの信号を完全に遮断したことになり、接続端子１２側の伝送路のみを相手にする動作になる。つまり、データ送信時には制御装置１４からの信号はデータバス１８、出力バッファ６、及び接続端子１２を通じて伝送路に出力される。これがリング型トポロジーの動作における前記故障部位分離モードである。一方、ノードＢ及びノードＣは、故障部位に隣接していないことから（ステップＳ１０５のＮｏ）、リング型ネットワークの通信機能を維持するために、自ノードを双方向共にデータ透過可能な状態にする（ステップＳ１０７）。具体的には、ノードＢ及びノードＣのバッファ制御手段１３は、全バッファを活性化する。これによって、接続端子１１及び１２の双方からの信号は、それぞれ受信した側のノードとは反対側のノードに引き渡される。これがリング型トポロジーの動作における前記データ透過モードである。ここで、データ送信を行う場合には、中間バッファ２と５を非活性化する。これは、通常のデータ送信時と同じ理由であり、送信データの方向と同じ方向に流れるデータを受信しても、直接出力バッファに届かないようにして、自ノードのデータ送信を正しく行えるようにするためである。
【００３０】
図５のノードＡ故障（１）が起きた場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）について説明する。この故障は、自発的なデータの送受信はできないが、データがノードＡを通過することは可能な状態である。このときは、リング型ネットワークの通信機能はそのまま維持できるので、故障部位の切り離しやデータ透過等の対応は行わずに通常のデータ送受信の動作に戻る（ステップＳ１０８）。但し、ノードＡの故障状態を、何らかの表示手段又は通信手段（図示せず）によりユーザに通知するようにしてもよい。
【００３１】
図５のノードＡ故障（２）が発生した場合（ステップＳ１０４のＮｏ）を説明する。この故障では、当該ノードがデータの送受信及びデータ透過共にできないことから、故障部位のノードＡに隣接する（ステップＳ１０５のＹｅｓ）ノードＢとノードＤがノードＡ側の伝送路を切り離す動作を行う（故障部位分離モード、ステップＳ１０６）。また、故障部位ノードＣはノードＡに隣接しないので（ステップＳ１０５のＮｏ）、データ透過モードに移行する（ステップＳ１０７）。具体的なバッファ制御手段１３及びその他の動きは、前記ノードＤ−Ａ間故障の説明と同様であるので、ここでは詳細な説明を割愛する。以上の手順がリング型ネットワークの故障補償方法であり、各ノードのバッファ制御手段１２において実行されるプログラムにより制御される。このプログラムはＣＤ−ＲＯＭ等のような記録媒体に記録することができる。
【００３２】
なお、前記本発明の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変更可能である。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、リング型ネットワークの通信状態を確認することができるので、所定時間毎にデータ通信確認を行うことにより、リング型ネットワークの通信状態の監視を行うことができる。換言すれば、本発明により、時間トリガー式のネットワーク構造（ＴＴＡ：Ｔｉｍｅ−Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）を実現することができる。また、本発明は、一重の伝送路を持つ双方向のリング型ネットワーク接続形態である。従って、既存のリング型トポロジーであるＤｕａｌ Ｒｉｎｇは伝送路が二重であるためコストがかかるのに対して、本発明のリング型トポロジーは伝送路が一本であるのでコストが少なくて済む。
【００３４】
請求項２に係る発明によれば、リング型ネットワークの故障部位を特定することができるので、その故障状態の補償動作につなげることができると共に、故障部位をユーザに通知しその故障部位の修理、交換等を促すことができる。また、本発明における故障検出部位は各ノードである。従って、既存のトポロジーであるスター型トポロジーの場合のハブやバス型トポロジーのときの投票機構等の故障検出を担う特別な装置が不要であり、シンプルなネットワーク構造とすることができる。
【００３５】
請求項３に係る発明によれば、リング型ネットワークの故障部位を分離し、各ノード間がデータの送受信を行うことができるので、リング型ネットワークの故障検出時にシステム全体の通信機能を維持することができる。これは、同じく一重の伝送路を持つ既存のリング型トポロジーであるＳｉｎｇｌｅ Ｒｉｎｇが一方向のデータ送受信を行うため一伝送路の故障がシステム全体の故障に直結するのに比べて、ネットワークの安全性、信頼性の観点から非常に有利である。
【００３６】
請求項４に係る発明によれば、リング型ネットワークのデータ送受信装置において、バッファ制御手段により前記入力バッファ、出力バッファ、及び中間バッファを活性化又は非活性化することができるので、データ送受信装置内のデータの通過経路を制御することができる。
【００３７】
請求項５に係る発明によれば、リング型ネットワークのデータ送受信装置において、バッファ制御手段によりデータ送信を行う際にその送信方向を切り替えることができるので、必要に応じて双方向のデータ送信を行うことができる。例えば、前記データ通信確認モードにおいて、通信確認用データを正方向及び逆方向交互に送信するために使用することができる。
【００３８】
請求項６に係る発明によれば、リング型ネットワークのデータ送受信装置において、バッファ制御手段によりリング型ネットワークから故障部位のノード又は伝送路を切り離すことができるので、その故障部位が存在しない状態としてシステム全体の通信機能を維持することができる。また、各ノードは故障部位を切り離していると認識しているので、システム全体の通信機能を維持したままの状態でその故障部位を実際に取り外して修理や交換等を実施することができる。
【００３９】
請求項７に係る発明によれば、リング型ネットワークのデータ送受信装置において、バッファ制御手段によりリング型ネットワーク上の自ノードを双方向のデータ送受信を可能な状態にすることができるので、受信したデータを受信した側とは反対側の伝送路に送信すると共に自ノードからのデータ送信を双方向に実施することにより、故障検出時に各ノード間のデータ送受信を可能にし、ひいてはシステム全体の通信機能を維持することができる。
【００４０】
請求項８に係る発明によれば、リング型ネットワーク上の故障部位を特定することができるので、その故障状態の補償方法につなげることができると共に、故障部位をユーザに通知しその故障部位の修理、交換等を促すことができる。
【００４１】
請求項９に係る発明によれば、故障部位に隣接するノードがこの故障部位をリング型ネットワークから切り離し、故障部位に隣接しないノードが自ノードを双方向のデータ送受信を常時可能な状態にすることができるので、故障検出時にシステム全体の通信機能を維持することができる。
【００４２】
請求項１０に係る発明によれば、故障対応プログラムをコンピュータに実行させることにより、リング型ネットワークの故障特定方法又はリング型ネットワークの故障補償方法を実現させることができるので、リング型ネットワークの故障検出時にシステム全体の通信機能を維持することができる。
【００４３】
請求項１１に係る発明によれば、記録媒体に記録したリング型ネットワークの故障対応プログラムをコンピュータにインストールすることができるので、コンピュータにリング型ネットワークの故障特定方法又はリング型ネットワークの故障補償方法を実現させることができる。
【００４４】
以上説明した本発明によれば、低コストの双方向リング型ネットワークにおいて、故障が検出された場合、装置及び伝送路の故障部位を特定し、その故障状態を補償することにより、システム全体の通信機能を維持することができる。これにより、安全性、信頼性の高い小規模ネットワークを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るデータ送受信装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るデータ送受信装置の構造を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るデータ送受信装置の構造を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るリング型トポロジーの構造を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る故障部位と各ノードが検出可能なデータの送信元ノードの関係を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るデータ通信確認モード以降のデータ送受信装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１、６…出力バッファ
２、５…中間バッファ
３、４…入力バッファ
７、９…受信信号復調手段
８、１０…送信信号変調手段
１１、１２…接続端子
１３…バッファ制御手段
１４…制御装置
１５、１６、１７、１８…データバス
１９…正方向データ送受信手段
２０…逆方向データ送受信手段
３０…データ送受信装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a network connection mode, a data transmission / reception device, a failure detection method, and a failure compensation method in a small-scale communication system requiring safety and reliability such as an automobile.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In general, a connection configuration of a network including devices (nodes) and transmission paths (hereinafter referred to as a topology) includes a dedicated line type in which specific devices are connected one-to-one with dedicated lines, and a plurality of devices in one network. Are connected, a star type in which a specific device is arranged at the center and a plurality of devices communicate with each other in a pair, a ring type in which all devices are arranged in a ring shape, and a combination thereof. There is a mesh type. In a network between a specific small number of devices such as a communication system between devices mounted on an automobile, the dedicated line type, star type, bus type used for CAN (Control Area Network) communication, PGM tester, etc. A combined topology has been used (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-94535 (for example, see paragraphs [0002] to [0004])
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in these conventional topologies, when a communication failure is detected, it is difficult to distinguish between a device failure and a transmission line failure. If it can be specified, the communication with the device is stopped, and if there is a communication failure thereafter, it is often treated as a failure of the entire communication system. For example, in a normal ring topology, when a transmission path between certain nodes fails, communication is interrupted there. In some cases, communication can be maintained by a special mechanism, but it is difficult to identify the transmission path, which is a failure point. In a network structure in which each node is independent such as a star topology and a bus topology, when a failure occurs in a transmission path between nodes, the nodes are forcibly disconnected to ensure communication of the entire system. However, if the separated node holds important information for the communication system, it hinders maintenance of the communication function of the entire system. Therefore, in order to improve security and reliability, it is conceivable to adopt a redundant configuration combining the above-mentioned topologies. However, if the transmission line is simply made physically redundant, a failure in a single part is detected. It becomes difficult and a potential failure occurs. In addition, in a case where the data transmission / reception device constituting the node is made redundant, the communication system becomes large, the development load of software and hardware increases, and the cost increases.
[0005]
Accordingly, the present invention provides a means for maintaining a communication function of the entire system by specifying a failure site of a device and a transmission line in a network under a condition of low cost and compensating for the failure state. The main task.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Among the inventions for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that each node arranged in the ring network alternately transmits data in a forward direction and a reverse direction at predetermined time intervals, and each of these nodes This is a ring network connection mode having a data communication confirmation mode for confirming reception of the data at predetermined time intervals. According to this structure, the communication state of the ring network can be checked at predetermined time intervals.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a ring type network having a failure site identification mode for identifying a failure site based on a transmission direction and a transmission source node of data received and confirmed by each node arranged in a ring network in a data communication confirmation mode. This is a network connection mode. According to this structure, a failure site can be specified when a failure is detected in the ring network.
[0008]
The invention according to claim 3 is a failure site isolation mode in which a node adjacent to the failure site specified in the failure site identification mode disconnects the failure site from the ring network, and a node not adjacent to the failure site transmits its own node to the bidirectional data. This is a ring-type network connection configuration having a data transmission mode in which transmission and reception are always possible. According to this structure, a failure site of the ring network can be separated, and data can be transmitted and received between the nodes.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the data transmission / reception device of the ring network, a forward data transmission / reception means for transmitting / receiving data transmitted in the forward direction, and a reverse data transmission / reception means for transmitting / receiving data transmitted in the reverse direction. Buffer control means for activating or deactivating a buffer, wherein in the forward data transmitting / receiving means and the reverse data transmitting / receiving means, an input buffer for inputting data from a transmission path and an output buffer for outputting data to the transmission path And one or more intermediate buffers located between the input buffer and the output buffer. According to this configuration, the input buffer, the output buffer, and the intermediate buffer can be activated or deactivated by the buffer control unit.
[0010]
The invention according to claim 5 is a data transmission / reception apparatus for a ring network including a data transmission direction switching means for switching a data transmission direction on the ring network using a buffer control means. According to this configuration, when data is transmitted by the buffer control unit, the transmission direction can be switched.
[0011]
The invention according to claim 6 is a data transmission / reception apparatus for a ring network including a failure site separation unit that separates a specific node or a transmission line from the ring network using a buffer control unit. According to this configuration, the node or the transmission line at the failure site can be separated from the ring network by the buffer control unit.
[0012]
The invention according to claim 7 is a data transmission / reception apparatus for a ring-type network including a data transmission unit that makes a self-node on the ring-type network always capable of bidirectional data transmission / reception using a buffer control unit. According to this configuration, the own node on the ring network can always be in a state in which bidirectional data transmission and reception can be performed by the buffer control unit.
[0013]
The invention according to claim 8 is a data transmission / reception device on a ring network, in which the transmission direction and the transmission source node of the data confirmed to be received with respect to the data transmitted by the own node and the other node in the forward direction and the reverse direction. This is a ring network failure identification method for identifying a failure site based on the failure location. According to this method, a failure site can be specified when a failure is detected in the ring network.
[0014]
According to a ninth aspect of the present invention, in the data transmission / reception device on the ring network, a node adjacent to the failure site disconnects the failure site from the ring network, and a node not adjacent to the failure site transmits / receives its own node in two-way data transmission / reception. This is a method for compensating for a failure in a ring network, which makes the state always possible. According to this method, a node adjacent to the failed part disconnects the failed part from the ring network, and a node that is not adjacent to the failed part can always make its own node capable of bidirectional data transmission and reception.
[0015]
The invention according to claim 10 is a ring network failure handling program for realizing a ring network failure identification method or a ring network failure compensation method. According to this program, by causing the computer to execute this program, it is possible to realize a failure identification method for the ring network or a failure compensation method for the ring network.
[0016]
The invention according to claim 11 is a computer-readable recording medium that stores a failure handling program for a ring network. According to this recording medium, it is possible to install a failure handling program for a ring network recorded on the recording medium into a computer.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
構造 Structure and operation of ring topology 型
First, the structure and operation of the ring topology according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a ring topology according to the embodiment of the present invention. 4A to 4D, there are nodes A to D, and one transmission line is connected between adjacent nodes. The curved arrow indicating the transmission path indicates the data transmission direction. FIGS. 4A and 4B show a basic operation (data communication confirmation mode) of data communication confirmation in the ring topology. As shown in (a), when data is transferred in the forward direction (clockwise direction in FIG. 4), the communication confirmation data (hereinafter simply referred to as “data”) output from the node A is After making a round around the ring through B, C, and D, it returns to node A again, and the data transfer ends. As shown in (b), when data is transferred in the reverse direction (counterclockwise direction in FIG. 4), the data output from the node A passes through the ring via the nodes D, C, and B. After one round, the node returns to the node A again, and the data transfer ends. As described above, all nodes including the node A alternately transmit data in the forward direction and the reverse direction at predetermined time intervals in order to confirm that all nodes and all transmission lines of the communication system are operating properly. And the reception confirmation of the data. For this predetermined time, a data transmission time and a data transmission direction, a data reception confirmation time and a data reception direction are given in advance to each node, and when the time comes, each node transmits data or confirms data reception in the direction. Is carried out. Note that the data to be transmitted may be in any format as long as it includes information indicating that the data is communication confirmation data and information specifying the transmission source node.
[0019]
Here, assuming that the transmission path between the node A and the node D fails as shown in FIG. 4C, the transmission data of the node A is transmitted to the nodes B, C, and D during forward data transfer. Arrives but does not return to node A again. In the forward direction, the transmission data of nodes B, C, and D also do not reach node A. On the other hand, at the time of the reverse data transfer, the transmission data of the nodes B, C, and D are received by the node A, but the transmission path between the node A and the node D is broken. Will not come back. In the forward data transfer, the node A receives no data from all nodes including the own node from the node D. In the reverse data transfer, it can receive data of other nodes. Since only the data of (1) does not come, it is determined that the transmission path between the own node and the node D has failed. This is the failure site identification mode in the node A. By the same procedure, the node D can also detect a failure in the transmission path between the node D and the node A. At this time, the node A or the node D may notify the user that the transmission path between the node A and the node D has failed.
[0020]
At that time, the node B can receive the data of the node A in the forward data transfer but cannot receive the data of the other nodes, and the data of the nodes C and D come in the reverse data transfer, Since data of other nodes does not come, it is determined that the transmission line between the nodes A and D has failed. This is the failure site identification mode in the node B. Similarly, the node C can detect a failure in the transmission path between the nodes A and D. At this time, the failure of the transmission path between the nodes A and D may be reported to the user by the node B or the node C.
[0021]
Next, a failure compensation operation of each node will be described. The nodes A and D that are directly connected to the failed transmission line disconnect the transmission line and do not perform any data transmission / reception with the transmission line (failure site isolation mode). Therefore, in the failure site isolation mode, the direction of data transmission and reception is only one direction. Nodes B and C, which are not directly connected to the failed transmission line, need to enable their own nodes to perform bidirectional data transfer in order to maintain the communication function of the entire system even if one transmission line is separated. Therefore, the mode is switched to the data transmission mode. In this data transmission mode, the received data is transmitted to the transmission path on the side opposite to the receiving side, and data transmission from the own node is performed to the bidirectional transmission path. In this way, as shown in FIG. 4D, even when the transmission path between the nodes A and D is disconnected, the communication function between the nodes can be maintained using the remaining transmission path. it can.
[0022]
FIG. 5 shows a relationship between a failure site and a source node of data that can be detected by each node. Here, “inter-node failure” refers to a failure in a transmission path between nodes. "Node failure (1)" refers to a case where the node cannot voluntarily transmit and receive data, and refers to a state in which data can be transmitted, that is, data can pass through the node. “Node failure (2)” indicates that the node cannot perform both data transmission and reception and data transmission. "-" Means that the node cannot receive data from any node. This includes both the case where the node has not actually received the signal and the case where it cannot be recognized as “received” due to the failure of the node. As an example of how to read FIG. 5, let us refer to the case of a failure in the transmission path between the nodes A and D. When the line of “failure between nodes DA” in the failure site column is traced rightward, nothing is received by the node A in the “forward direction”, and the nodes B, C, and D are received by the node A in the “reverse direction”. It can be seen that the data is received. Further, the node B in the “forward direction” receives the data of the node A, and the node B in the “reverse direction” receives the data of the nodes C and D. These contents are consistent with the above description. As described above, according to FIG. 5, it is possible to know which node each node receives data from the fault site. In other words, each node receives data based on data nodes received in the forward and reverse directions. In other words, it is possible to specify the failure site.
[0023]
≫Configuration of data transmission / reception device≫
Next, a configuration of a data transmitting / receiving apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The data transmitting / receiving device 30 arranged as a node on the ring network includes a forward data transmitting / receiving unit 19 for transmitting / receiving data transmitted in the forward direction on the ring network, and a reverse data transmitting / receiving unit for transmitting / receiving data transmitted in the reverse direction. Direction data transmitting / receiving means 20, data buses 16 and 17, input buffers 3 and 4, intermediate buffers 2 and 5, output buffers 1 and 6, buffer control means 13 connected to control device 14, data buses 15, 16, 17, And a control device 14 connected to the buffer control means 13 and connection terminals 11 and 12 for connecting a forward data transmission / reception means 19 and a reverse data transmission / reception means 20 to a transmission path. The forward data transmission / reception means 19 includes a reception signal demodulation means 7 connected to the connection terminal 12 for demodulating a signal received from the transmission path, an input buffer 3 for receiving data demodulated from the reception signal demodulation means 7, and a transmission signal modulation. An output buffer 1 for outputting data to the means 8; an intermediate buffer 2 located between the input buffer 3 and the output buffer; a transmission signal modulating means 8 for modulating data input from the output buffer 1 and transmitting the data to a transmission path; The data bus 16 connects the intermediate buffer 2 to the intermediate buffer 2, the data bus 15 connects the intermediate buffer 2 to the output buffer 1, and the like. Similarly, the reverse data transmission / reception means 20 includes a reception signal demodulation means 9, an input buffer 4, an output buffer 6, an intermediate buffer 5, a transmission signal modulation means 10, data buses 17 and 18, and the like. Note that the configuration of the physical layer of the ring network may be any of optical communication, electric single end, and differential end.
[0024]
Here, the bus connecting the components 1 to 14 is basically a data bus. As an exception, a control bus is used to connect the buffer control means 13 and each of the buffers 1 to 6. These control buses are for individually activating or deactivating each of these buffers from the buffer control means 13. Further, since each buffer has a one-way characteristic, in the forward data transmitting / receiving means 19, the input buffer 3, the intermediate buffer 2, and the output buffer 1 transmit data in the forward direction, that is, leftward as viewed in FIG. Send and receive. In other words, even if data transferred in the reverse direction, that is, rightward as viewed in FIG. 1, is input to each of these buffers, it is not output. Similarly, in the reverse data transmission / reception means 20, the input buffer 4, the intermediate buffer 5, and the output buffer 4 flow data only in the reverse direction. In other words, even if data transferred in the forward direction is once received in each of these buffers, it is not retransmitted. The data signal modulation / demodulation method used by the reception signal demodulation means 7 and 9 and the transmission signal modulation means 8 and 10 may be any method. In the following description of the data flow, the description of the reception signal demodulation means 7 and 9 and the transmission signal modulation means 8 and 10 will be omitted for simplicity.
[0025]
≫Operation of data transceiver 送 受 信
An operation of the data transmitting / receiving apparatus, which is an embodiment for implementing the operation of the ring topology, based on the configuration of the data transmitting / receiving apparatus will be described. Subsequently, reference is made to FIG. The control device 14 treats the data buses 15, 16, 17, and 18 as if they were transmission lines between nodes, and controls these data buses such as CAN (Control Area Network) and TTP (Time-Triggered Protocol). Data input / output is performed according to the individually specified communication protocol. In the configuration of the data transmission / reception device 30, the transmission paths between the nodes 1 to 3 and between the buffers 4 to 6 are transmitted between the nodes regardless of the electrical specifications of the external transmission paths after the connection terminals 11 and 12. Except for the overall electrical delay, it behaves the same as the target external bus in a conventional bus or ring topology.
[0026]
First, normal data transmission / reception operations will be described with reference to FIG. When data is to be transmitted in the forward direction, the control device 14 activates the input buffer 3 and the output buffer 1 and deactivates the other four buffers via the buffer control means 13. As a result, the data output from the control device 14 is transmitted to another node via the data bus 15, the output buffer 1, and the connection terminal 11. When the own node does not transmit data and receives data flowing in the forward direction, the input buffer 3, the intermediate buffer 2, and the output buffer 1 are activated, and the other buffers are deactivated. The signal input from the connection terminal 12 is read into the control device 14 and the buffer control means 13 through the input buffer 3 and the data bus 16. To send data in the reverse direction, the input buffer 4 and the output buffer 6 are activated, and the other buffers are deactivated. As a result, output data from the control device 14 is transmitted to another node through the data bus 18, the output buffer 6, and the connection terminal 12. When receiving data transmitted in the reverse direction, the input buffer 4, the intermediate buffer 5, and the output buffer 6 are activated, and the other buffers are deactivated. The signal input from the connection terminal 11 reaches the control device 14 and the buffer control means 13 through the input buffer 4 and the data bus 17. Here, when the own node transmits data, the intermediate buffer 2 or 5 is deactivated because even if data received in the same direction as the direction of the transmission data is received, the received data does not directly reach the output buffer. This is so that the data transmission of the own node can be performed correctly. On the other hand, the activation of the intermediate buffer 2 or 5 at the time of data reception is performed not only because the own node receives the data but also the nodes downstream from the own node. This is a treatment that is performed so as to transmit light.
[0027]
The normal movement of the node is basically a state of waiting for data reception in the forward direction or the reverse direction. When the own node transmits data, the buffer control as described above is performed. However, when performing data communication confirmation of the ring network, all nodes alternately transmit and receive communication confirmation data at predetermined time intervals in the forward and reverse directions. This is the data communication confirmation mode in the operation of the ring topology. Hereinafter, a flowchart showing the operation of the data transmission / reception device of FIG. 6 will be referred to as appropriate. The steps to be referred to at this time are shown in parentheses.
[0028]
The transmission direction and the transmission source node of the data confirmed to be received in the data communication confirmation mode (step S101) are clarified in the buffer control means 13 in the data transmission / reception device 30 as each node. The buffer control unit 13 of each node refers to the relationship between the failure site in FIG. 5 and the source node of data that can be detected by each node based on the transmission direction of the received data and all information of the source node, The presence or absence of a failure on the ring network is recognized (step S102). If there is no failure (No in step S102), that is, if each node receives data of all nodes in both the forward direction and the reverse direction, normal data transmission / reception is performed. The operation returns to (Step S108). When there is a failure (Yes in step S102), a failure site is specified (step S103). This is the failure site identification mode in the operation of the ring topology. This procedure is a method for detecting a failure in the ring network, and is controlled by a program executed in the buffer control means 12 of each node. This program can be recorded on a recording medium such as a CD-ROM. Note that the information on the failed part is used in the next step, but the information on the failed part may be notified to the user by some kind of display means or communication means (not shown).
[0029]
Next, a procedure for maintaining the communication function of the ring network by coping with the specified failure site will be described. Consider a failure between the nodes DA in FIG. 5 (No in step S104), that is, a case in which the transmission path between the nodes A and D has failed. Since the node A is adjacent to the transmission line that is the failure site (Yes in step S105), the node A operates to disconnect the transmission line from the ring network (step S106). Specifically, the buffer control means 13 of the node A activates the input buffer 4 and the output buffer 1 to separate the transmission line on the connection terminal 12 side, and deactivates the other buffers (see FIG. 2). ). As a result, the node A does not detect a signal from the connection terminal 12 at all, and operates only on the transmission line on the connection terminal 11 side. That is, at the time of data transmission, a signal from the control device 14 is output to the transmission path via the data bus 15, the output buffer 1, and the connection terminal 11. Similarly, the buffer control means 13 of the node D activates the input buffer 3 and the output buffer 6 to separate the transmission path on the connection terminal 11 side, and deactivates the other buffers (see FIG. 3). As a result, the node D completely shuts off the signal from the connection terminal 11, and the operation is performed with respect to only the transmission line on the connection terminal 12 side. That is, at the time of data transmission, a signal from the control device 14 is output to the transmission path through the data bus 18, the output buffer 6, and the connection terminal 12. This is the failure site isolation mode in the operation of the ring topology. On the other hand, since the node B and the node C are not adjacent to the failure site (No in step S105), in order to maintain the communication function of the ring network, the nodes B and C are set in a state where data transmission is possible in both directions. (Step S107). Specifically, the buffer control means 13 of the nodes B and C activates all buffers. As a result, the signals from both the connection terminals 11 and 12 are delivered to the nodes on the opposite side from the node on the receiving side. This is the data transmission mode in the operation of the ring topology. Here, when performing data transmission, the intermediate buffers 2 and 5 are deactivated. This is the same reason as in normal data transmission, so that even if data flowing in the same direction as the direction of transmission data is received, it does not reach the output buffer directly, so that the data transmission of the own node can be performed correctly. To do that.
[0030]
A case where the node A failure (1) in FIG. 5 has occurred (Yes in step S104) will be described. This failure is a state in which data cannot be transmitted and received spontaneously, but data can pass through the node A. At this time, since the communication function of the ring network can be maintained as it is, the operation returns to the normal data transmission / reception operation without taking measures such as disconnection of a faulty part or data transmission (step S108). However, the user may be notified of the failure state of the node A by any display means or communication means (not shown).
[0031]
The case where the node A failure (2) in FIG. 5 has occurred (No in step S104) will be described. In this failure, since the node cannot perform both data transmission and reception and data transmission, the node B and the node D adjacent to the node A at the failure site (Yes in step S105) perform an operation of disconnecting the transmission path on the node A side ( Failure site isolation mode, step S106). Further, since the failure site node C is not adjacent to the node A (No in step S105), the mode shifts to the data transmission mode (step S107). Since the specific operation of the buffer control means 13 and other operations are the same as those described for the failure between the nodes DA, the detailed description is omitted here. The above procedure is a failure compensation method for a ring network, and is controlled by a program executed in the buffer control means 12 of each node. This program can be recorded on a recording medium such as a CD-ROM.
[0032]
The embodiments of the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
[0033]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the communication state of the ring network can be confirmed. Therefore, the communication state of the ring network can be monitored by confirming the data communication at predetermined time intervals. In other words, according to the present invention, a time-triggered network structure (TTA: Time-Triggered Architecture) can be realized. Further, the present invention is a bidirectional ring network connection configuration having a single transmission path. Therefore, the existing ring-type topology, Dual Ring, requires a cost because the transmission path is double, while the ring-type topology of the present invention requires only a single transmission path, so that the cost can be reduced.
[0034]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to specify the faulty part of the ring network, so that it can be connected to the operation of compensating for the faulty state, and notify the user of the faulty part to repair the faulty part. Exchange or the like can be prompted. Further, the failure detection part in the present invention is each node. Therefore, there is no need for a special device for fault detection, such as a hub in the case of a star topology, which is an existing topology, or a voting mechanism in the case of a bus topology, and a simple network structure can be achieved.
[0035]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to isolate a failure site in the ring network and transmit / receive data between the nodes, so that the communication function of the entire system is maintained when the failure of the ring network is detected. Can be. This is because the existing ring topology, which also has a single transmission line, transmits and receives data in one direction, so a failure in one transmission line directly leads to a failure in the entire system. Very advantageous from the viewpoint of reliability.
[0036]
According to the invention according to claim 4, in the data transmission / reception apparatus of the ring network, the input buffer, the output buffer, and the intermediate buffer can be activated or deactivated by the buffer control means. Of the data can be controlled.
[0037]
According to the fifth aspect of the invention, in the data transmission / reception apparatus of the ring network, the transmission direction can be switched when the data transmission is performed by the buffer control means, so that bidirectional data transmission is performed as necessary. be able to. For example, in the data communication confirmation mode, it can be used to transmit communication confirmation data alternately in the forward and reverse directions.
[0038]
According to the invention according to claim 6, in the data transmission / reception apparatus of the ring network, the node or the transmission line of the failure part can be separated from the ring network by the buffer control means, so that the system is set in a state where the failure part does not exist. The entire communication function can be maintained. Further, since each node recognizes that the faulty part is separated, it is possible to actually remove the faulty part and perform repair or replacement while maintaining the communication function of the entire system.
[0039]
According to the seventh aspect of the present invention, in the data transmitting / receiving apparatus of the ring network, the own node on the ring network can be set in a state capable of bidirectional data transmission / reception by the buffer control means. Is transmitted to the transmission path on the side opposite to the side that received the data, and data transmission from the own node is performed in both directions, enabling data transmission and reception between each node when a failure is detected. Can be maintained.
[0040]
According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to specify a faulty part on the ring network, so that it can be connected to a method for compensating the faulty state, and notify the user of the faulty part and repair the faulty part. , Exchange, etc. can be prompted.
[0041]
According to the ninth aspect of the present invention, a node adjacent to the failure site disconnects the failure site from the ring network, and a node that is not adjacent to the failure site makes its own node always capable of bidirectional data transmission / reception. Therefore, the communication function of the entire system can be maintained when a failure is detected.
[0042]
According to the tenth aspect of the present invention, since the failure handling program is executed by the computer, the failure identification method of the ring network or the failure compensation method of the ring network can be realized. Sometimes the communication function of the whole system can be maintained.
[0043]
According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to install a failure handling program for a ring network recorded on a recording medium into a computer. Can be realized.
[0044]
According to the present invention described above, in a low-cost two-way ring network, when a failure is detected, a failure site of a device and a transmission line is specified, and the failure state is compensated for, thereby enabling communication of the entire system. Function can be maintained. This makes it possible to provide a small-scale network with high security and reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a data transmission / reception device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a structure of a data transmission / reception device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a structure of a data transmission / reception device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a ring topology according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a failure site and a source node of data that can be detected by each node according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an operation of the data transmitting / receiving device after the data communication confirmation mode according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 6 ... output buffer
2, 5, ... intermediate buffer
3, 4, ... input buffer
7, 9 ... received signal demodulation means
8, 10 ... transmission signal modulating means
11, 12 connection terminals
13 ... Buffer control means
14 ... Control device
15, 16, 17, 18 ... data bus
19: Forward data transmission / reception means
20: Reverse data transmission / reception means
30 Data transmission / reception device

Claims (11)

リング型ネットワーク上に複数のノードを配置し、隣接するノード同士を一重の伝送路で接続し、各ノード間で双方向のデータ送受信を行うリング型ネットワーク接続形態であって、
前記リング型ネットワークに配置された各ノードが所定時間毎にデータを正方向及び逆方向に交互に送信すると共に、これら各ノードが所定時間毎に前記データの受信を確認するデータ通信確認モードを有することを特徴とするリング型ネットワーク接続形態。A ring network connection configuration in which a plurality of nodes are arranged on a ring network, adjacent nodes are connected by a single transmission line, and bidirectional data transmission / reception is performed between the nodes.
Each node arranged in the ring network transmits data alternately in a forward direction and a reverse direction every predetermined time, and each node has a data communication confirmation mode for confirming reception of the data every predetermined time. A ring-type network connection form characterized by the following. 前記各ノードが、前記データ通信確認モードにおいて受信確認したデータの送信方向及び送信元ノードに基づいて、故障部位を特定する故障部位特定モードを有することを特徴とする請求項１に記載のリング型ネットワーク接続形態。2. The ring type according to claim 1, wherein each of the nodes has a failure part identification mode for identifying a failure part based on a transmission direction and a transmission source node of data confirmed to be received in the data communication confirmation mode. Network connection type. 前記リング型ネットワークにおいて故障検出時に通信機能を維持するために、前記故障部位特定モードにおいて特定した故障部位に隣接するノードが、この故障部位を前記リング型ネットワークから切り離す故障部位分離モードと、
前記故障部位に隣接しないノードが、自ノードを双方向のデータ送受信を常時可能な状態にするデータ透過モードと、
を有することを特徴とする請求項２に記載のリング型ネットワーク接続形態。In order to maintain a communication function at the time of failure detection in the ring network, a node adjacent to the failure site specified in the failure site identification mode, a failure site isolation mode for separating the failure site from the ring network,
A data transmission mode in which a node that is not adjacent to the failure site makes its own node always capable of bidirectional data transmission and reception
The ring-type network connection configuration according to claim 2, comprising: リング型ネットワーク上にノードとして配置されて一重の伝送路に接続されるデータ送受信装置において、
前記リング型ネットワーク上を正方向に送信されるデータを送受信する正方向データ送受信手段と、
前記リング型ネットワーク上を逆方向に送信されるデータを送受信する逆方向データ送受信手段と、
前記伝送路から受信したデータを入力し、後記する入力バッファ、中間バッファ、及び出力バッファを活性化又は非活性化するバッファ制御手段と、
前記データ送受信装置を制御する制御装置と、
前記伝送路に正方向データ送受信手段及び逆方向データ送受信手段を接続する接続端子と、
を備えるとともに、
前記正方向データ送受信手段及び逆方向データ送受信手段において、
前記伝送路からデータを入力する入力バッファと、
前記伝送路にデータを出力する出力バッファと、
前記入力バッファ及び出力バッファの間に位置する１つ以上の中間バッファと、
を備えることを特徴とするリング型ネットワークのデータ送受信装置。In a data transmitting and receiving device arranged as a node on a ring network and connected to a single transmission line,
Forward data transmission / reception means for transmitting / receiving data transmitted in the forward direction on the ring network,
Reverse data transmitting and receiving means for transmitting and receiving data transmitted in the reverse direction on the ring network,
Buffer control means for inputting data received from the transmission line, activating or deactivating an input buffer, an intermediate buffer, and an output buffer described later,
A control device for controlling the data transmitting and receiving device,
A connection terminal for connecting a forward data transmission / reception unit and a reverse data transmission / reception unit to the transmission path;
With
In the forward data transmitting / receiving means and the backward data transmitting / receiving means,
An input buffer for inputting data from the transmission path,
An output buffer that outputs data to the transmission path;
One or more intermediate buffers located between the input buffer and the output buffer;
A data transmitting / receiving apparatus for a ring network, comprising: 前記バッファ制御手段を使用して前記リング型ネットワーク上のデータ送信方向を切り替えるデータ送信方向切替手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のリング型ネットワークのデータ送受信装置。5. The data transmission / reception device for a ring network according to claim 4, further comprising a data transmission direction switching unit that switches a data transmission direction on the ring network using the buffer control unit. 前記バッファ制御手段を使用して前記リング型ネットワークから特定のノード又は伝送路を切り離す故障部位分離手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のリング型ネットワークのデータ送受信装置。5. The data transmission / reception apparatus for a ring network according to claim 4, further comprising: a failure site isolation unit that isolates a specific node or a transmission line from the ring network using the buffer control unit. 前記バッファ制御手段を使用して前記リング型ネットワーク上の自ノードを双方向のデータ送受信を常時可能な状態にするデータ透過手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のリング型ネットワークのデータ送受信装置。5. The data of the ring type network according to claim 4, further comprising a data transmission unit for making the own node on the ring type network always capable of bidirectional data transmission / reception using the buffer control unit. Transceiver. リング型ネットワーク上にノードとして配置されて一重の伝送路に接続されるデータ送受信装置において、
自ノード及び他ノードが正方向及び逆方向に送信したデータに対して、受信を確認したデータの送信方向及び送信元ノードに基づいて、故障部位を特定することを特徴とするリング型ネットワークの故障特定方法。In a data transmitting and receiving device arranged as a node on a ring network and connected to a single transmission line,
A failure in a ring-type network characterized by identifying a failure site based on the transmission direction and transmission source node of data whose reception has been confirmed for data transmitted by the own node and other nodes in the forward and reverse directions. Identification method. リング型ネットワーク上にノードとして配置されて一重の伝送路に接続されるデータ送受信装置において、
故障部位に隣接するノードがこの故障部位を前記リング型ネットワークから切り離し、
故障部位に隣接しないノードが自ノードを双方向のデータ送受信を常時可能な状態にすることを特徴とするリング型ネットワークの故障補償方法。In a data transmitting and receiving device arranged as a node on a ring network and connected to a single transmission line,
A node adjacent to the failure site disconnects the failure site from the ring network,
A failure compensation method for a ring-type network, wherein a node that is not adjacent to the failure part always makes its own node capable of bidirectional data transmission and reception. コンピュータに請求項８に記載のリング型ネットワークの故障特定方法又は請求項９に記載のリング型ネットワークの故障補償方法を実現させることを特徴とするリング型ネットワークの故障対応プログラム。A failure handling program for a ring network, wherein the computer causes the computer to realize the failure identification method for a ring network or the failure compensation method for a ring network according to claim 9. 請求項１０に記載のリング型ネットワークの故障対応プログラムを記録したコンピュータによる読み取り可能な記録媒体。A computer-readable recording medium that stores the ring network failure handling program according to claim 10.
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